OO-programmeren in Java met BlueJ

OO-programmeren in Java met BlueJ

In dit boek ligt dan ook vanaf het begin de klemtoon op zorgvuldige analyse en ontwerp, zonder daarbij de aandacht voor de taal Java, controlestructuren en algoritmiek te verwaarlozen. Hierbij wordt op een zinvolle en correcte manier gebruik gemaakt van UML en gedemonstreerd wat dit alles in Java-code betekent. In deze tweede druk zijn voorbeelden en opgaven gestroomlijnd, onvolkomenheden verbeterd en UML-diagrammen aangepast. Aanvullende materiaal, zoals de broncode van de voorbeelden, extra hoofdstukken over over exception handling en streams, de uitwerkingen van de opgaven en PowerPoint-presentaties bij de hoofdstukken zijn te vinden op websites www.academicservice.nl en www.gertjanlaan.com. De heldere stijl, de aansprekende voorbeelden en vele vragen en opgaven maken dit boek tot een perfecte introductie in software engineering met Java.

Laan

BlueJ is een krachtig hulpmiddel bij de introductie van objectgeoriënteerde begrippen, omdat het maken van een gebruikersinterface niet nodig is. Elke student kan zich daardoor volledig richten op het ontwerpen van klassen, het maken van objecten en het testen daarvan in BlueJ. In vrijwel alle boeken over programmeren komen klassen als het ware uit de lucht vallen. In de praktijk zijn klassen echter vaak het resultaat van analyse en ontwerp, testen, heroverwegen en opnieuw analyseren en ontwerpen. Het is daarom belangrijk studenten in een zo vroeg mogelijk stadium kennis te laten maken met analyse en ontwerp, en het gebruik van UML. Door het nadenken over klassen, hun onderlinge relaties en het maken van diagrammen kunnen studenten zich in korte tijd deze concepten eigen maken.

OO-programmeren in Java met BlueJ Gertjan Laan

Gertjan Laan is werkzaam als docent informatica in het hoger onderwijs. Hij geeft al jaren les in programmeertalen, waaronder C++ en Java. Eerder zijn van hem de boeken Aan de slag met C++, Aan de slag met Ruby, En dan is er... Java en Datastructuren in Java.

978 90 395 2705 4 123/989

ISBN 978 90 395 2705 4_cv_1.1.indd 1-3

9 789039 527054

Tweede druk

24-01-13 17:22

OO-programmeren in Java met BlueJ Tweede druk

Gertjan Laan

Meer informatie over deze en andere uitgaven kunt u verkrijgen bij: Sdu Klantenservice Postbus 20014 2500 EA Den Haag tel.: (070) 378 98 80 www.sdu.nl/service

© 2013 Sdu Uitgevers, Den Haag Academic Service is een imprint van Sdu Uitgevers bv.

Omslag: Studio Bassa, Culemborg Zetwerk: Redactiebureau Ron Heijer, Markelo

ISBN 978 90 395 2705 4 NUR 123 / 989

Alle rechten voorbehouden. Alle intellectuele eigendomsrechten, zoals auteurs- en databankrechten, ten aanzien van deze uitgave worden uitdrukkelijk voorbehouden. Deze rechten berusten bij Sdu Uitgevers bv en de auteur. Behoudens de in of krachtens de Auteurswet gestelde uitzonderingen, mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van reprografische verveelvoudigingen uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16 h Auteurswet, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3051, 2130 KB Hoofddorp, www.reprorecht.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet) dient men zich te wenden tot de Stichting PRO (Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie, Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp, www.cedar.nl/pro). Voor het overnemen van een gedeelte van deze uitgave ten behoeve van commerciële doeleinden dient men zich te wenden tot de uitgever. Hoewel aan de totstandkoming van deze uitgave de uiterste zorg is besteed, kan voor de afwezigheid van eventuele (druk)fouten en onvolledigheden niet worden ingestaan en aanvaarden de auteur(s), redacteur(en) en uitgever deswege geen aansprakelijkheid voor de gevolgen van eventueel voorkomende fouten en onvolledigheden. All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the publisher’s prior consent. While every effort has been made to ensure the reliability of the information presented in this publication, Sdu Uitgevers neither guarantees the accuracy of the data contained herein nor accepts responsibility for errors or omissions or their consequences.

Voorwoord De traditionele aanpak bij het leren van Java of andere programmeertalen heeft meestal de taalelementen als uitgangspunt. Deze aanpak start vaak met primitieve typen als int en double, toekenningsopdrachten, operatoren, selecties en herhalingen, om dan via methoden geleidelijk over te gaan op klassen en objecten en alle begrippen die daarmee samenhangen. Het is een beproefd recept waarmee de meeste programmeurs zijn opgevoed en opgegroeid. Het volgt bovendien de historische ontwikkeling die programmeertalen en -concepten hebben doorgemaakt: van gestructureerd, proceduregericht naar objectgeoriënteerd programmeren. Een nadeel van deze aanpak is dat de kernbegrippen objecten en klassen relatief laat aan bod komen. Veel studenten blijken moeite te hebben met de mate van abstractie die bij deze begrippen hoort. Dat komt enerzijds door het feit dat mensen in het algemeen moeite hebben met abstracte begrippen die betrekking hebben op een gebied waarin ze nieuwkomer zijn. En anderzijds met de beperkte tijd die studenten meestal gegund is zich deze begrippen eigen te maken. Dit pleit ervoor in een zo vroeg mogelijk stadium met objecten te beginnen. De vraag dringt zich op: hoe vroeg is zo vroeg mogelijk? Simpelweg met objecten beginnen heeft als nadeel dat een groot deel van de uitleg op drijfzand is gebouwd: docent en student staan voor de onmogelijke opgave zich tegelijkertijd rekenschap geven van lastige concepten als klasse en objecten, attributen, variabelen, typen, constructors, methoden, terugkeerwaarden en parameters. En dat alles in liefst één lesuur. De komst van BlueJ maakt deze opgave een stuk makkelijker. Het programma stelt studenten in staat zelf instanties van voorgedefinieerde klassen te creëren en die zichtbaar te maken. Op een interactieve manier kunnen studenten het gedrag van objecten bestuderen en op een concrete en correcte manier kennismaken met attributen, constructors en methoden zonder zelf code te hoeven schrijven of zelfs maar te hoeven bekijken. BlueJ is een krachtig hulpmiddel bij de introductie van objectgeoriënteerde begrippen, omdat het maken van een gebruikersinterface niet nodig is. Elke student kan zich daardoor volledig richten op het ontwerpen van domeinklassen en het testen daarvan in BlueJ. Om te leren programmeren is BlueJ alleen niet voldoende. In goed en volledig programmeeronderwijs dient er aandacht te zijn voor ten minste deze vier facetten: V taalelementen van Java; V algoritmiek; V objectgeoriënteerde concepten; V analyse, ontwerp en UML.

v

OO-programmeren in Java met BlueJ

In vrijwel alle boeken over programmeren komen klassen als het ware uit de lucht vallen. In de praktijk echter zijn klassen dikwijls het resultaat van analyse en ontwerp, testen, heroverwegen en opnieuw analyseren en ontwerpen. Ik vind het essentieel studenten in een zo vroeg mogelijk stadium kennis te laten maken met analyse en ontwerp, en het gebruik van UML daarbij. Het nadenken over klassen en hun onderlinge relaties, het maken van diagrammen en het communiceren daarover met medestudenten en docenten zorgt ervoor dat studenten zich in korte tijd deze concepten eigen kunnen maken. Uitgangspunten van dit boek zijn dan ook analyse en ontwerpen, UML en objectgeoriënteerde concepten, zonder daarbij de taal Java en algoritmiek uit het oog te verliezen. In deze tweede editie zijn voorbeelden en opgaven gestroomlijnd, fouten verbeterd, UML-diagrammen aangepast. Twee hoofdstukken (de hoofdstukken 10 en 12 uit de eerste editie) zijn online geplaatst en kunnen als pdf worden gedownload. Aanvullende materiaal, zoals de broncode van de voorbeelden, de uitwerkingen van de opgaven en PowerPoint-presentaties bij de hoofdstukken zijn te vinden op de website van de uitgever: www.academicservice.nl en op mijn website www.gertjanlaan.com. Opmerkingen van lezers ontvang ik graag per e-mail: [email protected]

Zaandam, januari 2013 Gertjan Laan

vi

Inhoud

Voorwoord

v

1

Klassen en objecten 1.1 Inleiding 1.2 De nodige software installeren 1.3 Een object maken in BlueJ 1.3.1 Een bericht sturen 1.3.2 Meer objecten maken 1.4 Methoden 1.4.1 Een methode die iets aflevert 1.4.2 Object-inspector van BlueJ 1.4.3 Methode die de toestand verandert 1.5 Broncode 1.6 Een andere klasse 1.6.1 Methoden met een retourwaarde 1.6.2 Methode met een String-argument 1.7 Zelf een methode maken 1.8 Over Java 1.8.1 De oplossing van Java 1.9 Samenvatting 1.10 Vragen 1.11 Opgaven

1 1 1 2 4 5 6 6 7 8 9 10 12 13 13 15 16 18 18 19

2

Zelf klassen maken 2.1 Inleiding 2.2 Ontwerpen op basis van verantwoordelijkheid 2.2.1 Verantwoordelijkheden van een bankrekening 2.2.2 Het type van de attributen en methoden 2.2.3 De implementatie van Bankrekening 2.2.4 Nieuwe klasse maken in BlueJ 2.2.5 Commentaar in broncode 2.2.6 De klasse 2.2.7 Implementatie van de methoden van Bankrekening 2.3 Over methoden 2.4 Namen in Java 2.4.1 Regels voor de naamgeving in Java 2.5 Een constructor 2.5.1 Constructor toevoegen 2.5.2 Een tweede constructor voor Bankrekening 2.5.3 Formele en actuele argumenten of parameters

21 21 21 22 23 24 24 27 28 28 29 30 31 31 32 34 35

vii

OO-programmeren in Java met BlueJ

3

viii

2.6

Opmaak van de broncode 2.6.1 Regels wit 2.7 Inhoud van een object op het scherm zetten 2.7.1 Concatenatie van strings 2.7.2 Over System.out.println() en System.out.print() 2.8 Een object dat zelf objecten maakt 2.8.1 De klasse Bank 2.8.2 De bank maakt rekeningen 2.8.3 Een externe methode aanroepen 2.8.4 Een lokale variabele 2.8.5 Initialisatie van lokale variabelen 2.8.6 Scope van lokale variabelen en attributen 2.8.7 Een interne methodeaanroep 2.8.8 De referentie this 2.9 Samenvatting 2.10 Vragen 2.11 Opgaven

35 37 38 39 39 40 40 42 44 45 46 47 48 48 48 50 50

Analyse en ontwerp 3.1 Inleiding 3.2 Schoolklas, deel 1 3.2.1 Analyse 3.2.2 Een eerste klassendiagram 3.2.3 Multipliciteit 3.2.4 Overzicht multipliciteiten in UML 3.2.5 Analyse, ontwerp en implementatie 3.2.6 Een klasse in UML 3.3 Ontwerp van Kind 3.4 Ontwerp van Datum 3.4.1 Notatieverschillen Java en UML 3.4.2 Implementatie van Datum: getters en setters 3.4.3 Nogmaals this 3.5 Implementatie van Kind 3.5.1 De methode toString() 3.6 Default-constructor 3.6.1 Automatische default-constructor 3.7 Constructor-overloading 3.7.1 In de ene constructor de andere aanroepen: this() 3.7.2 Ambiguïteit 3.7.3 Directe initialisatie van object-variabelen 3.8 De standaardingrediënten van een klasse 3.9 Samenvatting 3.10 Vragen 3.11 Opgaven

51 51 51 51 53 54 55 55 56 56 57 58 59 60 62 63 64 65 65 68 69 70 71 72 72 73

Inhoud

4

Collecties 4.1 Inleiding 4.2 Een ArrayList voor de Bank 4.2.1 Het project Bank2 4.2.2 Packages en import 4.3 Broncode van Bank 4.3.1 Toevoegen aan ArrayList 4.3.2 Het maken van de nummers 4.3.3 Een if-statement 4.3.4 De for-each loop 4.3.5 Integer.parseInt() 4.4 Klassendiagram 4.4.1 Methode overloading 4.4.2 Dupliceer geen code 4.4.3 Een private methode 4.5 Schoolklas, deel 2 4.5.1 Ontwerp 4.5.2 Implementatie 4.5.3 Schoolklas in BlueJ 4.5.4 Het bewaren van objecten in BlueJ 4.5.5 UML-klassendiagram van de schoolklas 4.6 PC-printersysteem 4.6.1 Use cases 4.6.2 Analyse van het PC-printersysteem 4.6.3 Domeinklassen 4.6.4 Multipliciteiten 4.6.5 Objectendiagram 4.6.6 Navigeerbaarheid 4.6.7 PC-printersysteem in BlueJ 4.6.8 Implementatieklassen 4.6.9 De broncode van het PC-printersysteem 4.7 Sms-dienst 4.7.1 Analyse van de sms-dienst 4.7.2 De functionaliteiten 4.7.3 De broncode van Provider 4.7.4 De broncode van Mobiel 4.7.5 De broncode van SMS 4.7.6 De standaardmethode toString() 4.8 Javadoc 4.8.1 Het schrijven van documentatie voor javadoc 4.8.2 Indeling van de tekst voor javadoc 4.9 Samenvatting 4.10 Vragen 4.11 Opgaven

77 77 77 77 80 81 82 83 84 85 86 86 86 88 89 90 91 91 92 93 96 96 97 99 100 100 101 102 102 104 105 108 110 111 111 113 114 114 115 116 117 119 120 120

ix

OO-programmeren in Java met BlueJ

5

x

Keuzes 5.1 Inleiding 5.2 De typen int en double 5.2.1 Rekenkundige operatoren 5.2.2 Delen met int: de gehele deling 5.2.3 Delen met double: de normale deling 5.2.4 Omzetten van int naar double: typecasting 5.2.5 Omzetten van double naar int 5.2.6 Prioriteiten 5.2.7 Het type char 5.3 Meer operatoren 5.3.1 De toekenningsoperator += 5.3.2 Andere toekenningsoperatoren 5.3.3 De increment-operator ++ 5.3.4 De decrement-operator 5.4 Algoritme: de kassa 5.4.1 De kassa in BlueJ 5.5 Relationele en logische operatoren 5.5.1 Relationele operatoren 5.5.2 Logische operatoren: de en-operator && 5.5.3 Operanden 5.5.4 De of-operator || 5.5.5 De niet-operator ! 5.5.6 Een boolean-variabele 5.5.7 Deelbaarheid onderzoeken 5.6 Het if-statement 5.6.1 Een ingewikkelder voorbeeld 5.7 Het if-else-statement 5.8 Het switch-statement 5.8.1 Meer cases op een rij 5.8.2 Switch of if-else? 5.8.3 Switch met char 5.9 Constante: final 5.10 Enumeratie 5.10.1 Enum met een constructor 5.11 Een methode voor toevalsgetallen 5.11.1 Andere toevalsgetallen 5.11.2 Static import 5.11.3 Andere methoden uit de klasse Math 5.12 Wanneer zijn twee strings gelijk? 5.13 Samenvatting 5.14 Vragen 5.15 Opgaven

123 123 123 124 124 125 126 127 127 128 129 130 130 131 131 133 133 134 134 136 137 138 138 139 140 141 143 144 146 149 150 151 151 153 155 156 157 158 158 159 162 162 163

Inhoud

6

Herhalingen en algoritmen 6.1 Inleiding 6.2 Het for-statement 6.2.1 Controlegedeelte van het for-statement 6.2.2 De body van het for-statement 6.2.3 Zet geen puntkomma na het controlegedeelte 6.2.4 De tafel van 13 6.3 Variaties met een for-statement 6.3.1 Andere beginwaarden dan 0 of 1 6.3.2 Terugtellen 6.3.3 Grotere stappen 6.3.4 Variabele begin- en eindwaarden 6.3.5 Een for-statement waarvan de body niet wordt uitgevoerd 6.3.6 Een for-statement met een char 6.4 StringBuffer 6.4.1 De methode setCharAt() 6.5 Het while-statement 6.6 Formatteren met printf() 6.6.1 Andere format specifiers 6.6.2 Scheidingstekens in getallen 6.7 Problemen met while-statement 6.7.1 Oneindige herhaling 6.7.2 Gelijkwaardigheid van for-statement en while-statement 6.8 Het do-while-statement 6.9 Algoritmen 6.9.1 Algoritme voor het verwisselen van twee waarden 6.9.2 Algoritme voor het sorteren van drie waarden 6.9.3 Algoritme voor rechthoekige lay-out 6.9.4 De methode printRechthoek 6.10 Kassa 2 6.10.1 Wikkelklasse 6.10.2 ArrayList met double 6.11 Algoritme: zoeken in een lijst 6.11.1 Een kind zoeken 6.11.2 De broncode van het zoekalgoritme 6.12 Arrays 6.12.1 Een array met int-waarden 6.12.2 De lengte van een array 6.12.3 De grenzen van de index 6.12.4 Array en for-each 6.12.5 Een array vullen met een for-statement 6.12.6 Een array met doubles 6.12.7 Verkorte declaratie en initialisatie 6.12.8 Kopiëren van een array 6.13 Algoritme voor een lay-out 6.13.1 Algoritme voor driehoekige lay-out 6.13.2 Een genest for-statement

169 169 169 170 172 172 172 174 174 174 175 175 175 176 176 178 178 181 183 185 186 186 187 188 188 188 189 189 190 192 193 194 196 196 197 199 199 202 202 203 203 203 204 206 208 208 209 xi

OO-programmeren in Java met BlueJ

xii

6.14 Bubble sort 6.14.1 Sorteren van een rijtje van 5 getallen 6.14.2 De broncode van bubble sort 6.14.3 Hoe efficiënt is bubble sort? 6.14.4 Sorteeralgoritme uit de Java-library 6.15 Samenvatting 6.16 Vragen 6.17 Opgaven

210 212 213 214 215 216 217 218

7

Polymorfie en overerving 7.1 Inleiding 7.2 Het project Bank3 7.2.1 De operator instanceof 7.2.2 Statische en dynamische type 7.2.3 De klassen Bankrekening en Spaarrekening 7.3 Overerving 7.3.1 Klassendiagram met overerving 7.3.2 Het project Bank4 7.3.3 Private en protected 7.3.4 Een Bankrekening is een Rekening 7.4 Het project Rechthoek 7.5 Het project Rechthoek2 7.5.1 FlexRechthoek in BlueJ 7.5.2 Constructor en overerving 7.5.3 Aanroep van constructor met super() 7.6 Overriding 7.7 Dynamische binding 7.7.1 Gebreken van Bank3 7.7.2 Superioriteit van Bank4 7.7.3 Polymorfie 7.7.4 De klasse Object 7.8 Samenvatting 7.9 Vragen 7.10 Opgaven

223 223 223 226 226 227 229 230 233 234 235 236 237 238 238 239 240 242 243 244 246 246 247 248 248

8

Gebruikersinterface 8.1 Inleiding 8.2 Maken van een gebruikersinterface 8.3 JPanel 8.3.1 JPanel in een Swing-applet 8.4 JPanel in een Swing-applicatie 8.5 Event-afhandeling 8.5.1 Wat gebeurt er precies? 8.6 Paneel als aparte klasse 8.6.1 Een applet met hetzelfde paneel

249 249 250 250 251 254 256 259 260 262

Inhoud

8.7

8.8 8.9 8.10

8.11

8.12 8.13 8.14

8.15 8.16 8.17

8.18 8.19 8.20 9

Een tekstvak 8.7.1 Een andere constructor van JTextField 8.7.2 Een tekstvak en een knop Twee knoppen en een tekstvak 8.8.1 Twee knoppen, een handler JTextField-event Kleur en HTML in componenten 8.10.1 Componenten en kleur 8.10.2 Componenten en HTML Lay-out van de componenten 8.11.1 Lay-outmanager uitschakelen 8.11.2 De coördinaten van JPanel BorderLayout 8.12.1 BorderLayout met minder dan vijf componenten GridLayout Invoer van gehele getallen 8.14.1 Invoer van een geheel getal via een tekstvak 8.14.2 Verkorte manier voor het omzetten van string naar int 8.14.3 NumberFormatException 8.14.4 Lokale variabelen 8.14.5 Twee lokale variabelen met dezelfde naam 8.14.6 NullPointerException Invoer van double Componenten uitschakelen 8.16.1 Een tekstvak uitschakelen Gebruikersinterface koppelen aan domeinklassen 8.17.1 Gebruikersinterface voor de klasse Datum 8.17.2 Gebruikersinterface voor de klasse Kind Samenvatting Vragen Opgaven

Polymorfie met interfaces 9.1 Inleiding 9.2 Tekenen met Java 9.2.1 Over de naam van de grafische context 9.2.2 Tekst 9.2.3 Kleur 9.2.4 Rechthoeken en ellipsen 9.2.5 Vierkant en cirkel 9.2.6 Gevulde rechthoeken en ellipsen 9.2.7 De constructor van Tekenpaneel 9.3 Rondingen en bogen 9.3.1 De methoden drawRoundRect() en fillRoundRect() 9.3.2 De methoden drawArc() en fillArc() 9.3.3 Nieuwe kleuren maken

263 265 265 267 268 270 270 270 271 271 272 274 275 277 278 279 279 281 281 282 282 282 283 284 284 285 285 290 292 293 293 295 295 295 297 297 298 299 300 300 301 302 302 303 304

xiii

OO-programmeren in Java met BlueJ

10

Index

xiv

9.4

Een methode met de grafische context 9.4.1 Methode voor een willekeurige driehoek 9.5 Een interactieve applet 9.5.1 Het klassendiagram 9.5.2 Navigeerbaarheid in het klassendiagram 9.5.3 De broncode van Draw 9.5.4 De methode repaint() 9.5.5 Drie event handlers 9.6 Polygonen 9.7 Polymorfie via een interface 9.7.1 Referenties van een interface-type 9.7.2 De interface ActionListener 9.8 Een abstracte klasse 9.9 Meer dan één interface implementeren 9.9.1 Interfaces en abstracte klassen 9.10 Samenvatting 9.11 Vragen 9.12 Opgaven

304 305 308 309 310 311 313 314 315 318 321 326 326 330 331 331 332 333

Afbeeldingen en animaties 10.1 Inleiding 10.2 Tellen met een timer 10.2.1 Een Font-object 10.3 Starten en stoppen van de timer 10.4 De vallende baksteen 10.5 De stuiterende bal 10.5.1 Het stuiteren 10.5.2 Formule voor de parabool 10.5.3 De rest van de broncode 10.6 Een afbeelding van schijf: ImageIcon 10.6.1 Afbeelding op een label of knop 10.7 Animatie met botsingen 10.7.1 Onderlinge botsingen 10.7.2 De klasse Point 10.7.3 De interface Plaatje 10.7.4 Botsen tegen de rand van het venster 10.7.5 De broncode van AbstractPlaatje 10.7.6 Concrete klassen 10.7.7 De klasse Animatiepaneel 10.7.8 Het controleren van botsingen 10.7.9 Sublijst 10.8 Samenvatting 10.9 Vragen 10.10 Opgaven

335 335 335 338 339 341 343 344 345 346 347 349 351 353 354 355 355 356 357 358 361 361 363 363 363 365

Hoofdstuk 1

Klassen en objecten 1.1

Inleiding

De wereld om je heen bestaat uit objecten. Een raam, een stoel, een tafel, een mobiele telefoon. Als je een omschrijving van een tafel moet geven zeg je bijvoorbeeld: een zwarte, rechthoekige tafel. Zwart en rechthoekig zijn eigenschappen van de tafel. We zeggen dat de eigenschappen zwart en rechthoekig attributen (gegevens, data, velden) van de tafel zijn. Veel objecten zijn gemaakt om iets te doen: voor een mobiele telefoon is het allerbelangrijkste dat hij in staat is op elke plek te bellen en gesprekken te ontvangen. Dit zijn functies (operaties, methoden) van het object. Als je een zwarte tafel rood verft, verandert een van de attributen van die tafel. We zeggen dat de toestand (Engels: state) van het object verandert. In Java maak je zogeheten objectgeoriënteerde programma’s. In zulke programma’s werk je met objecten. Het zijn geen fysieke objecten die je kunt vastpakken, maar objecten die in het geheugen van een computer bestaan. Om zo’n object te kunnen maken moet je eerst een klasse hebben. Een klasse is een beschrijving van de attributen en functies van gelijksoortige objecten. Als een programma een object maakt in overeenstemming met die beschrijving heet dat een instantie van de klasse (Engels: instance). De woorden object en instantie worden vaak door elkaar gebruikt. In de volgende paragrafen zie je hoe je objecten kunt maken in BlueJ. Maar voor het zover is moet je eerst de juiste software installeren.

1.2

De nodige software installeren

Om met BlueJ te kunnen werken, moet je eerst de zogeheten Java Development Kit (JDK) installeren. Dit is een groot softwarepakket dat Java-ontwikkelaars gebruiken om programma’s te schrijven. Ook BlueJ maakt gebruik van dit pakket. 1. Ga naar www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html. 2. Download de JDK die geschikt is voor je besturingssysteem. In plaats van JDK wordt ook de term Java Platform gebruikt in combinatie met Java SE, of ook wel Java SE Development Kit. Mocht je de JDK op deze manier niet kunnen vinden, googel dan met de zoekterm Java SE Development Kit. 3. Installeer de JDK.

1

OO-programmeren in Java met BlueJ

De volgende stap is het installeren van BlueJ. 1. Ga naar bluej.org. 2. Download en installeer BlueJ. In dit hoofdstuk (en de volgende hoofdstukken) staan veel voorbeelden die je in BlueJ kunt uitvoeren. Deze voorbeelden kun downloaden van de website bij dit boek. 1. Ga naar www.gertjanlaan.com. 2. Ga naar OO-programmeren in Java met BlueJ 2e editie, en download de voorbeelden (zip-bestand). 3. Pak de voorbeelden uit in een map waarvan je de naam makkelijk kunt onthouden.

1.3

Een object maken in BlueJ O e f e nin g 1.1

1. Start BlueJ en open het project Stoplicht van de voorbeelden die je hebt gedownload (zie vorige paragraaf); klik op Project | Open project… 2. Navigeer naar de map waarin de voorbeelden staan. 3. Klik dubbel op de map Voorbeelden om deze te openen 4. Klik dubbel op de map Hoofdstuk 01 om deze te openen 5. Klik dubbel op het project Stoplicht om dit te openen Het scherm van BlueJ ziet er nu uit zoals in figuur 1.1.

Figuur 1.1

In het midden van het witte gedeelte in het venster van BlueJ staat een rechthoekig figuur met de naam Stoplicht. Deze figuur symboliseert de klasse Stoplicht. We

2

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

noemen dit ook wel een klassendiagram. In de klasse Stoplicht staat een beschrijving voor stoplichten, zoals je verderop in dit hoofdstuk zult zien. Deze beschrijving is op dit moment niet zo van belang. Belangrijker is dat je met behulp van deze klasse stoplichtobjecten kunt maken. Zo veel je wilt. En elk van die stoplichten voldoet aan de beschrijving die in de klasse staat.

Oefening 1.2 Een instantie (object) van de klasse Stoplicht maken gaat als volgt: 1. Controleer eerst of de afbeelding van de klasse Stoplicht gearceerd is zoals in figuur 1.2. 2. Als de klasse gearceerd is, klik dan aan de linkerkant van het venster van BlueJ op de knop Compile; is de klasse niet gearceerd, ga dan door met het volgende punt.

Figuur 1.2

3. Klik met de rechtermuisknop op de klasse. Er verschijnt een snelmenu, zie figuur 1.3.

Figuur 1.3

4. Kies uit dit menu de bovenste optie: new Stoplicht(). De uitdrukking new Stoplicht() heet het aanroepen van een constructor van de klasse. Een constructor is simpel gezegd een stukje code dat een instantie van de klasse maakt.

3

OO-programmeren in Java met BlueJ

Het dialoogvenster Create Object verschijnt, zie figuur 1.4.

Figuur 1.4

In dit venster kun je een zelfverzonnen naam voor het object tikken. BlueJ stelt de naam stoplich1 voor. Het is het simpelst deze naam te accepteren en op Ok te klikken. De instantie die je zojuist gemaakt hebt, is zichtbaar als een rode rechthoek onder in het venster op de zogeheten Object Bench (objectenbank). In de rode rechthoek staat onderstreept de naam van het object en daarachter de klasse waar hij een instantie van is: stoplich1:Stoplicht. 1.3.1

Een bericht sturen

De rode rechthoek op de objectenbank symboliseert een object. In feite bevindt het Stoplicht-object zich in het geheugen van je computer en kun je het stoplicht opdrach-

ten geven. Welke opdrachten dat zijn, kun je zien door met de rechtermuisknop op het rode object te klikken. Er verschijnt een menu met een hele lijst mogelijkheden. Dit zijn de functies waarover het stoplicht beschikt. In Java worden functies meestal methoden genoemd. De complete lijst van methoden van een object heet ook wel de interface van dat object. Door het kiezen van een van de methoden uit zijn interface kun je het stoplicht iets laten doen.

Oefening 1.3 1. Klik op void maakZichtbaar(). In een apart venster verschijnt nu de afbeelding van het stoplicht. Alle lampen zijn uit. Het laten uitvoeren van een methode van een object heet het aanroepen van een methode (calling a method). Een andere term die wel gebruikt wordt is het sturen van een bericht (sending a message). 2. Klik met de rechtermuisknop opnieuw op het rode object op de objectenbank en kies void setGroen().

4

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

Hiermee stuur je het bericht setGroen() naar het stoplicht. Het stoplicht reageert hierop door de groene lamp aan te doen. Met de methoden setOranje() en setRood() kun je een andere lamp laten branden. Met reset() gaan alle lampen uit. 1.3.2

Meer objecten maken

Van een klasse kun je meer dan één object maken. Telkens moet je daartoe gebruik maken van de constructor van de klasse. Nu heeft de klasse Stoplicht niet een, maar twee constructors. Met de tweede constructor kun je aangeven op welke positie het stoplicht komen moet, gemeten in pixels vanaf de linkerkant van het venster.

Oefening 1.4 1. Klik met de rechtermuisknop op het klassendiagram van Stoplicht midden in het venster van BlueJ. 2. Kies uit het menu de tweede constructor: new Stoplicht(positie). Opnieuw verschijnt het dialoogvenster Create Object, maar nu met twee invoervakken, zie figuur 1.5.

Figuur 1.5

In het bovenste vakje staat een voorstel voor de naam van het nieuwe object: stoplich2. In het onderste vakje moet je een getal tikken voor de positie van het stoplicht. 3. Tik het getal 200 in het vakje en klik op Ok. Op de objectenbank onder in het venster staan nu twee rode objecten: stoplich1 en stoplich2. Maak het tweede stoplicht zichtbaar door met de rechtermuisknop op het tweede object te klikken en het bericht maakZichtbaar() te versturen. Dit stoplicht wordt 200 pixels vanaf de linkerkant van het venster getekend. Er zijn nu twee stoplichten zichtbaar. Ze hebben hetzelfde uiterlijk en gedragen zich ook hetzelfde: het zijn instanties van dezelfde klasse. Tegelijkertijd zijn het onafhankelijke objecten. Het ene stoplicht kun je op groen zetten en het andere op rood. Of beide op groen.

5

OO-programmeren in Java met BlueJ

Op dezelfde manier kun je met behulp van de tweede constructor een derde stoplicht maken op positie 300.

1.4

Methoden

Elk object beschikt over een aantal methoden waarmee je het object iets kunt laten doen. Door rechts te klikken op een object toont BlueJ de lijst van methoden die bij dat object horen, zoals je in Figuur 6 kunt zien. Met de methoden setRood(), setOranje() en setGroen() verander je de kleur van het stoplicht. En daarmee verandert de toestand (state) van het object.

Figuur 1.6

1.4.1

Een methode die iets aflevert

Er zijn ook methoden die niets aan het object veranderen, maar die informatie verschaffen over het stoplicht: isRood(), isOranje() en isGroen(). Deze methoden vertellen of het betreffende stoplicht op dit moment rood, oranje of groen is. Wanneer je bijvoorbeeld de methode isRood() laat uitvoeren krijg je in een venster met de naam Method Result het resultaat van de methode, zoals in Figuur 1.7.

6

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

Figuur 1.7

Er staat in het venster: returned: boolean false. Als een methode, zoals in dit geval, een waarde aflevert heet die waarde een retourwaarde of terugkeerwaarde (Engels: return value). Verderop zul je zien dat er allerlei soorten (typen) terugkeerwaarden zijn, boolean is een van de mogelijke typen. Het woord false betekent niet waar en dat wil hier zeggen dat het betreffende stoplicht niet rood is. Als het wel rood is wordt de retourwaarde van de methode true. De waarden true (waar) en false (niet waar) zijn zogeheten boolean waarden, zie ook paragraaf 5.5. Als je met de rechtermuisknop op een object klikt zie je in het snelmenu (bijvoorbeeld in figuur 1.6) dat het type van de terugkeerwaarde vóór de naam van de methode staat: boolean isRood(). Als een methode geen waarde aflevert staat er het woord void, zoals in void reset(). Het Engelse woord void betekent: leeg, niets. 1.4.2

Object-inspector van BlueJ

Uit de vorige paragraaf blijkt dat een stoplicht-object in staat is antwoord te geven op de vraag of de rode lamp wel of niet brandt. Zo’n object heeft blijkbaar een geheugen. Dat geheugen bevindt zich in het object in de vorm van velden (Engels: field) of attributen. De waarden van de attributen zijn opgeslagen in het geheugen van je computer. De attributen in een object zijn doorgaans afgeschermd voor de buitenwereld, het zijn privégegevens waar alleen het object zelf over kan beschikken. Maar met BlueJ kun je als het ware in het object kijken, en de privégegevens toch zichtbaar maken. Het zichtbaar maken van de attributen van een object gaat met behulp van de Object Inspector: 1. Klik met de rechtermuisknop op een object. 2. Kies uit het menu Inspect. Het venster van de Object Inspector verschijnt, zie figuur 1.8.

7

OO-programmeren in Java met BlueJ

Figuur 1.8

De velden hebben de namen positie, isZichtbaar, rood, oranje en groen. In figuur 1.8 is te zien dat de positie van het stoplicht 100 is en dat de overige attributen allemaal de waarde false hebben. Het woord private dat er telkens voor staat duidt erop dat dit privégegevens van het object zijn. 1.4.3

Methode die de toestand verandert

De Object Inspector is handig als je wilt weten in welke toestand een object zich bevindt. Als een van de attributen in een object een andere waarde krijgt, verandert de van toestand dat object. Een attribuut verandert vaak door het aanroepen van een methode. Voorbeelden van methoden die de toestand kunnen wijzigen zijn maakZichtbaar() en setGroen(). Na het aanroepen van deze methoden hebben de attributen de waarden die je in figuur 1.9 ziet.

Figuur 1.9

8

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

1.5

Broncode

De definitie van elke klasse is vastgelegd in zogeheten broncode (Engels: source code). De broncode is geschreven in de programmeertaal Java en de broncode kun je in BlueJ zichtbaar maken: 1. Klik met de rechtermuisknop op de klasse Stoplicht. 2. Kies Open Editor. In een apart venster verschijnt de broncode van de klasse, zie figuur 1.10.

Figuur 1.10

Het gaat er nu niet om precies te begrijpen hoe deze broncode in elkaar zit, maar als je in de broncode naar beneden scrollt kom je de definities van de verschillende methoden van het stoplicht tegen zoals reset(), setRood() en setOranje(). Op de vijfde regel van boven begint de definitie van de klasse Stoplicht: class Stoplicht { private int positie; private boolean isZichtbaar; private boolean rood = false, oranje = false, groen = false;

9

OO-programmeren in Java met BlueJ

Zoals je ziet krijgen de attributen rood, oranje en groen alle drie de waarde false. Om die reden zal elke instantie van Stoplicht beginnen met alle lampen uitgeschakeld. Als je wilt kun je dit veranderen. De editor van BlueJ is een simpele tekstverwerker, vergelijkbaar met Windows Kladblok. Verander bijvoorbeeld de waarde van rood in true. Er komt dan te staan: private boolean rood = true, oranje = false, groen = false;

Merk op dat het klassendiagram van Stoplicht nu gearceerd is, zoals in figuur 1.11.

Figuur 1.11

Dit duidt erop dat de broncode van de klasse opnieuw vertaald (gecompileerd) moet worden. Waarom zo’n vertaling nodig is leg ik uit in paragraaf 1.8. De broncode van een klasse kun je als volgt laten vertalen (compileren): 1. Klik in aan de linkerkant van het venster op de knop Compile. Tijdens het compileren verdwijnen de gemaakte objecten van de objectenbank. Je kunt nu opnieuw instanties maken en bij deze stoplichten zal vanaf het begin de rode lamp branden.

1.6

Een andere klasse

Een andere klasse die een grotere verscheidenheid aan methoden heeft dan het stoplicht van de vorige paragrafen is de klasse Schildpad.

Oefening 1.5 1. Sluit eventueel eerst het voorgaande project in BlueJ: kies in de menubalk Project | Close. 2. Open in de map met voorbeelden de map Hoofdstuk 01 en open het project met de naam Schildpad. 3. Maak een instantie van de klasse Schildpad. 4. Roep de methode maakZichtbaar() aan. Het resultaat zie je in figuur 1.12.

10

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

Figuur 1.12

Een schildpad-object heeft een groot aantal methoden. Om te beginnen twee methoden om de schildpad naar links en naar rechts te laten draaien: void draaiLinks(int) void draaiRechts(int)

Achter de naam van de methode zie je tussen de haakjes het woord int staan. Dit is een afkorting van het Engelse woord integer, wat geheel getal betekent. Wanneer je de methode draaiLinks() of draaiRechts() aanroept moet je een geheel getal opgeven: het aantal graden dat de schildpad draaien moet. Zo’n getal heet een argument of parameter. Als je het bericht draaiLinks() naar de schildpad verzendt, stuur je het aantal graden dat hij draaien moet mee. 5. Laat de schildpad 45 graden naar links draaien. 6. Laat de schildpad 90 graden naar rechts draaien. Belangrijk om te onthouden is dat je via het argument van een methode gegevens van buiten naar een object kunt sturen. Andere methoden van de schildpad zijn: void terug(double) void vooruit(double) void reset()

Met de eerste twee methoden kun je de schildpad een stukje (aantal pixels) achteruit respectievelijk vooruit laten lopen. Ook deze methoden hebben een argument: een double. In Java is een double een gebroken getal met een decimale punt, zoals 2.5 of 10.1, maar je mag ook gehele getallen opgeven. Maak de getallen niet te groot, anders loopt

11

OO-programmeren in Java met BlueJ

de schildpad het venster uit. Mocht dat het geval zijn dan kun je hem met de methode reset() weer terugbrengen.

1.6.1

Methoden met een retourwaarde

De schildpad heeft drie methoden met een retourwaarde: int getX() int getY() int getRichting()

Deze methoden leveren een int (een geheel getal) als resultaat af. Respectievelijk de x-coördinaat van de vensterpositie van de schildpad, de y-coördinaat van de positie en de richting waarin de schildpad kijkt. De venstercoördinaten beginnen linksboven; daar is het punt (0, 0). De x-coördinaat neemt toe van links naar rechts en de y-coördinaat neemt toe van boven naar beneden. Als je een venster hebt van 320 breed en 240 pixels hoog, dan kun je de coördinaten in beeld brengen als in figuur 1.13. (0,0)

x→

(319,0)

y ↓

(0,239)

(319,239)

Figuur 1.13

De richting waarin de schildpad kijkt wordt in graden gemeten, zie figuur 1.14.

Figuur 1.14

Methoden met een retourwaarde zoals getX(), getY() en getRichting() leveren informatie af over de schildpad. Zulke methoden zorgen er dus voor dat een bepaald gegeven van een object naar buiten bekend wordt gemaakt.

12

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

1.6.2

Methode met een String-argument

Een methode waar je geen getal als argument moet invoeren is: void setKleur(String)

Het argument is van het type String. Een string is in Java een rijtje letters of andere tekens, vaak is het een stukje tekst dat je kunt lezen. De methode setKleur() verwacht dat je de naam van een kleur invoert. Een string-argument moet je invoeren tussen aanhalingstekens, dus bijvoorbeeld "blauw". Voor instanties van de klasse Schildpad zijn behalve "blauw" ook "geel", "groen", "rood" en "zwart" geldige kleuren. Als je een niet geldige kleur invoert, bijvoorbeeld "paars" dan wordt de schildpad met zwart getekend.

Oefening 1.6 1. Maak een gele en groene schildpad. 2. Maak een zwarte schildpad door een niet-geldige kleur in te voeren. Als je de aanhalingstekens vergeet, krijg je van BlueJ een mededeling: Error: incompatible types. Deze zogeheten foutmelding zegt dat het type van de invoer niet overeenkomt met het type dat de methode verwacht, een string.

1.7

Zelf een methode maken

Als je de broncode van een klasse hebt, kun je daar heel makkelijk een methode aan toevoegen. Op die manier kun je de functionaliteit uitbreiden van de objecten die je van de klasse maakt. Als voorbeeld neem ik de schildpad. Je kunt hem de opdracht vooruit(50) of draaiRechts(90) geven, maar per opdracht voert hij slechts één handeling uit. Het zou aardig zijn als je hem een opdracht kunt geven waarmee hij meer dan één handeling uitvoert. Bij wijze van voorbeeld maak ik een methode die loopL() heet en waarmee elk schildpad-object een L-vormig stukje kan lopen. De methode loopL() bestaat uit de volgende opdrachten: vooruit( 50 ); draaiRechts( 90 ); vooruit( 50 );

Omdat schildpadden trage beesten zijn, is het verstandig de schildpad na elke handeling even te laten slapen:

13

OO-programmeren in Java met BlueJ

vooruit( 50 ); slaap(); draaiRechts( 90 ); slaap(); vooruit( 50 ); slaap();

De aanroep van de methode slaap() zorgt ervoor dat de schildpad 1 seconde wacht. Deze zes opdrachten zet je tussen accolades, waarbij je ervoor zorgt dat elk van de zes opdrachten twee spaties naar rechts inspringt: { vooruit( 50 ); slaap(); draaiRechts( 90 ); slaap(); vooruit( 50 ); slaap(); }

Vervolgens geef je de methode een kop (header) waarin onder meer de naam van de methode staat, in dit geval loopL(). De complete methode komt er zo uit te zien: public void loopL() { vooruit( 50 ); slaap(); draaiRechts( 90 ); slaap(); vooruit( 50 ); slaap(); }

Merk op dat alle opdrachten in loopL() bestaan uit het aanroepen van een of andere methode van de klasse Schildpad. Je hoeft nu alleen nog loopL() aan de broncode van de klasse Schildpad toe te voegen.

Oefening 1.7 1. Open de editor zodat de broncode van de klasse Schildpad zichtbaar is. 2. Zoek in de editor de plaats waar je de volgende regel ziet: // Voeg hier eigen methode toe:

14

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

3. Typ onder deze regel de methode loopL(), precies zoals hij hierboven staat. Let op de openingsaccolade op de tweede regel en de sluitaccolade op de laatste regel van de methode. Let ook op de puntkomma’s aan het eind van elke opdracht, maar niet aan het eind van de kop van de methode! Let op de hoofdletter L in loopL() en de hoofdletter R in draaiRechts(). Laat de broncode vertalen: 4. Klik in de editor op de knop Compile. Als je alles goed gedaan hebt, zie je onder in het venster van de editor de mededeling: Class compiled – no syntax errors. Dat betekent dat er geen fouten in de code zijn. Als je niet alles goed gedaan hebt krijg je daarover een foutmelding. Probeer de fout op te sporen door je eigen versie van loopL() nog eens heel nauwkeurig te vergelijken met die hierboven, breng een verbetering aan en laat de klasse opnieuw vertalen. Als er geen fouten zijn, sluit dan de editor, maak een instantie van de nieuwe klasse en laat met het bericht loopL() de schildpad een stukje lopen. Merk op dat als je dit bericht vier keer achter elkaar naar de schildpad stuurt, hij weer op dezelfde plek staat als waar hij begon.

1.8

Over Java

Java is rond 1990 ontworpen in de verwachting dat de taal gebruikt zou worden voor de programmering van allerlei elektronische apparatuur, zoals kopieermachines, afstandsbedieningen, televisies en talloze andere producten. Zulke apparatuur is voorzien van elektronische schakelingen in de vorm van chips. Dergelijke chips zijn in staat om gegevens te onthouden of een reeks instructies automatisch uit te voeren. Zo kan ik mijn televisie alle zenders van de kabel laten opzoeken en onthouden, als ik tegelijk op twee bepaalde knopjes van de afstandsbediening druk. Instructies zijn meestal bij elkaar opgeslagen in een geheugenchip. Zo’n bij elkaar horende reeks instructies noemen we een programma. Een programma wordt uitgevoerd door een andere chip: de processor. Nu is het lastige dat de processor geen Nederlands, Engels of Java begrijpt. De enige taal die de processor begrijpt is machinecode. Om het nog ingewikkelder te maken bestaan er heel veel verschillende soorten machinecode. Elke fabrikant die een nieuwe processor maakt kan daarvoor een eigen, nieuwe machinecode ontwerpen. Dit gebrek aan standaardisatie is natuurlijk tijdrovend en kost de industrie veel geld. Ook computers hebben onder dit gebrek aan standaardisatie te lijden, omdat computers voor een groot deel uit chips bestaan. Behalve pc’s (of microcomputers) zijn er bij grote bedrijven en universiteiten vaak computers die veel groter zijn dan een pc: mini-

15

OO-programmeren in Java met BlueJ

computers, of nog groter: zogenaamde mainframes. Het verschil tussen die computers zit vooral in de belangrijkste chip, de (micro)processor. Bijvoorbeeld: V een pc met een microprocessor van het merk Intel; V een mobiele telefoon met een ARM-processor; V een Sun-computer met een SPARC-processor. Al die verschillende processors begrijpen uitsluitend hun eigen specifieke machinecode. Daar komt nog bij dat machinecode voor mensen onleesbaar is: het bestaat uit lange rijen nullen en enen. Programmeurs lossen dit probleem op door eerst een programma te schrijven in een zogenaamde hogere programmeertaal, en dat programma vervolgens te laten vertalen naar een specifieke machinecode. In een hogere programmeertaal kun je instructies voor een computer opschrijven met behulp van Engelse en Nederlandse woorden. Ook een dergelijke reeks instructies heet een programma. Dat programma is voor mensen met enige oefening goed te lezen, maar voor een microprocessor absoluut niet. Er moet een vertaler (compiler) aan te pas komen om het programma om te zetten in machinecode. Zolang je als programmeur met één soort computer en dus één soort machinecode te maken hebt, lijkt er niet veel aan de hand. Veel lastiger wordt het als je te maken krijgt met alle soorten computers die waar ook ter wereld op internet aangesloten zijn. Een programma dat je geschreven hebt voor de Macintosh, dat wil zeggen dat vertaald is naar machinecode voor de Macintosh, draait absoluut niet op de miljoenen pc’s en waarschijnlijk ook niet op alle overige computers. In werkelijkheid is de situatie nog ernstiger: computers beschikken niet alleen over een processor, maar ook over een besturingssysteem dat zijn eisen stelt aan de programma’s die op die computer uitgevoerd kunnen worden. Bekende besturingssystemen voor pc’s zijn Linux en allerlei varianten van Windows en Mac OS. Een programma dat specifiek geschreven is voor Windows zal niet zonder meer werken op een computer met Linux. De combinatie van een bepaald type processor met een bepaald besturingssysteem noemen we een platform. Omdat er veel verschillende typen processors zijn, en bij elke processor vaak weer een handvol besturingssystemen, zijn er dus heel veel verschillende platformen op de wereld. Een programmeur die zijn of haar programma zo breed mogelijk wil verspreiden, ziet zich gesteld voor de onmogelijke taak voor al die platformen een aparte versie te maken. 1.8.1

De oplossing van Java

Java maakt gebruik van een ingenieuze oplossing voor het probleem van de programmeur en de vele platformen. Het idee van deze oplossing is al heel oud, maar de uitvoering ervan op zo’n grote schaal is nieuw. Het ingenieuze idee bestaat uit twee gedeelten: V Laat elk Java-programma door een compiler vertalen naar een gestandaardiseerde tussentaal die betrekkelijk dicht tegen machinecode aan zit. V Voorzie elk platform van een programma dat de tussentaal begrijpelijk maakt voor deze specifieke processor. 16

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

De tussentaal wordt meestal Java-bytecode genoemd. Het programma dat de bytecode voor de processor begrijpelijk maakt heet de Java Virtual Machine, vaak afgekort tot JVM, of in het Nederlands: virtuele machine. Omdat bytecode niet zo verschrikkelijk veel van alle soorten machinecodes verschilt, is het vertalen van bytecode niet zo’n grote klus en kan de JVM een tamelijk klein programma zijn. De verspreiding van die gratis JVM’s is geen probleem: daar is het internet goed voor. De JVM wordt geleverd als onderdeel van de Java Runtime Environment (JRE). Daarmee kun je de JVM installeren als plug-in (aanvullend programma) voor een webbrowser. In een browser kun je dan applets draaien: relatief kleine Java-programma’s die in een webpagina functioneren. De JVM wordt via de JRE ook geïnstalleerd als zelfstandig programma waarmee je zogeheten Java-applicaties kunt draaien. Een Java-applicatie kan er voor een Windowsgebruiker uitzien als een gewoon Windows-programma. De JRE en daarmee de virtuele machine voor applicaties en voor een browser zijn gratis te krijgen bij www.oracle. com. Als je eerder de JDK hebt geïnstalleerd (zie paragraaf 1.2) dan heb je automatisch ook de JRE geïnstalleerd. Het probleem van de programmeur die voor elk platform een apart programma moet creëren, is met de komst van Java dus opgelost. De voorwaarde is wel dat er voor elk platform een Java Virtuele Machine gemaakt moet worden en dat deze gemakkelijk te krijgen moet zijn. Voor de meeste platformen was dit binnen twee jaar na de introductie van Java in 1995 het geval. In het schema in figuur 1.15 is de hele gang van zaken nog eens in beeld gebracht. broncode in Java

compiler

bytecode (= vertaalde broncode)

JVM

machinecode geschikt voor specifieke processor

Figuur 1.15

Als programmeur (en als gebruiker van BlueJ) heb je niet voldoende aan de JRE, onder andere omdat daar geen compiler in zit. Je moet als programmeur over de zogeheten Java SE Development Kit beschikken (Java SE), vaak afgekort tot JDK. Hierin zit een compiler en heel veel voorgedefinieerde klassen die je in Java-programma’s kunt gebruiken. In de latere hoofdstukken maak je kennis met sommige van die klassen. Zoals gezegd is de JRE een onderdeel van de JDK. De JDK bestaat in drie verschillende soorten: V SE = Standard Edition, voor gewoon gebruik; V EE = Enterprise Edition, voor bedrijfstoepassingen; V ME = Micro Edition, voor gebruik in mobiele apparatuur.

17

OO-programmeren in Java met BlueJ

Voor het gebruik met dit boek heb je Java SE nodig, zie ook paragraaf 1.2.

1.9

Samenvatting

In dit hoofdstuk heb je kennisgemaakt met BlueJ en met de eerste begrippen en principes die te maken hebben met objectgeoriënteerd programmeren. V Je hebt een klasse nodig om objecten (instanties) te maken. V Een klasse bevat de definitie voor de objecten die je er van kunt maken. V Van een klasse kun je net zoveel instanties maken als je wilt. V Elk instantie van een bepaalde klasse beschikt over dezelfde soort attributen (velden, gegevens). V Elk instantie van een bepaalde klasse beschikt over dezelfde methoden (functies). V Het aanroepen van een methode is het activeren van die methode en heet ook wel het sturen van een bericht naar een object. V De toestand van een object is de verzameling van waarden van de attributen. V Als een van de attributen van waarde verandert, komt het object in een andere toestand. V De toestand van een object kan door het aanroepen van een methode veranderen. V Een methode kan een argument hebben, waardoor je gegevens naar een object kunt sturen. V Een methode kan een retourwaarde hebben, waardoor een object gegevens kan terugsturen. V Gegevens bestaan er in verschillende typen: int voor gehele getallen, double voor getallen met een decimale punt en String voor tekst. V Aan de broncode van een klasse kun je zelf methoden toevoegen, waardoor je de functionaliteit van de objecten uitbreidt. V Als je in de broncode van een klasse een wijziging aanbrengt moet je de klasse opnieuw laten vertalen (compileren) voor je er objecten van kunt maken. V Een compiler vertaalt een Java-klasse naar bytecode. V Bytecode is een tussentaal die veel lijkt op machinecode. V Bytecode wordt door een programma dat Java Virtual Machine (JVM) heet omgezet naar de machinecode van een specifieke processor. V De JVM, compiler en veel andere Java-voorzieningen zijn gratis verkrijgbaar in de vorm van de Java SE Development Kit.

1.10

Vragen

1. Wat is een ander woord voor object? 2. Objecten beschikken doorgaans over gegevens. Welke andere namen zijn in omloop voor de gegevens van een object? 3. Objecten beschikken doorgaans over functies. Welke naam wordt in Java meestal gebruikt voor een functie? 4. Wat betekent: het aanroepen van een methode van een object? 5. Wat betekent: het sturen van een bericht naar een object?

18

Hoofdstuk 1 – Klassen en objecten

6. Wat is een klasse? 7. Wat is broncode? 8. Wat is compileren? 9. Waarom moet je broncode compileren? 10. Hoe kun je informatie naar een object sturen? 11. Hoe kan een object informatie terugsturen? 12. Hoeveel instanties kun je van een klasse maken? 13. Hebben alle instanties van een bepaalde klasse dezelfde attributen? 14. Beschikken alle instanties van een bepaalde klasse over dezelfde methoden? 15. Als je twee instanties hebt van dezelfde klasse, hebben de attributen van die twee objecten dan altijd dezelfde waarden? 16. Wat is de toestand van een object? 17. Wat zijn verschillen tussen JRE en JDK?

1.11

Opgaven

1. Bedenk voor de klasse Schildpad een methode loopVierkant() waarmee je de schildpad een vierkantje kunt laten lopen. Aanwijzing: maak in deze methode gebruik van loopL() uit paragraaf 1.7. Voeg de methode loopVierkant() toe aan de klasse Schildpad en test of hij goed werkt. 2. Breid de klasse Stoplicht uit met een methode knipper() waarmee je het oranje licht een aantal malen kunt laten knipperen. Aanwijzing: Kopieer de methode slaap() uit de klasse Schildpad en gebruik deze voor het knipperen. 3. Maak een object van de klasse Stoplicht. Open de Object Inspector en laat deze open. Roep een van de methoden van het stoplicht aan waarmee de toestand van het object verandert en merk op dat de waarde(n) in de Object Inspector automatisch veranderen.

19

Index Symbolen @ voor javadoc 116 BorderLayout.SOUTH 277 interface en polymorfisme 318 Pac-Man 363 A aanroepen constructor 3 van methode 4 aantal cijfers achter decimale punt 181 abs() 158 abstracte klasse 327 verschil met interface 331 abstracte methode 321, 327 AbstractOnderdeel 327 AbstractPlaatje 356 accessor 29, 60 naamgeving 31 naamgeving voor booleanattribuut 140 achtergrondkleur 270 action 258 ActionListener 258, 326 actor 97 actueel argument 35 addActionListener() 258 afbeelding op knop of label 349 van de schijf opvragen 347 afgeleide klasse 223 algoritme 123, 133 bubble sort 210 driehoekige lay-out 208 kwadratisch 215 rechthoek tekenen 189 som van een rij getallen 133 sorteren van drie waarden 189

verwisselen van twee waarden 188 zoeken in lijst 196 algoritmiek vi alles apart 205 alles tegelijk 205 ambiguïteit 69 analyse v, 51 animated GIF 348 animatie 335, 341 anoniem object 101, 259, 304 append() 177 applet 210, 251 appletviewer 210, 252 applicatie 254 argument 11 actueel 35 formeel 35 namen van 60 array 199 for-each 203 index 200 kopiëren 206 lengte 202 met doubles 203 van strings 199 ArrayList 77 assignment statement 33 associatie 41, 54 attribuut 1, 7, 338 Auto 318 awt 249 B baksteen 341 Bal 344 Balpennen 167 Bank 40, 77, 86, 224, 233, 294 Bankrekening 22, 28, 40, 86, 224, 294 bereik van int 123 bericht sturen 4

BestandPlaatje 357 besturingssysteem 16 binair zoeken 221 block tag 116 blok 282 BlueJ v downloaden 2 editor 10 objecten maken 2 Object Inspector 7 Terminal Window 38 zelfgemaakte klassen testen 21 body for-statement 170, 172 van if-statement 84, 143 van methode 30 van while-statement 141, 178 boolean 123, 135, 139, 193 Boole, George 135 BorderCSPaneel 277 BorderLayout 275 BorderLayout.CENTER 277 BorderLayout.EAST 277 BorderLayout.NORTH 277 BorderLayoutPaneel 276 BorderLayout.WEST 277 botsen van figuren 354 bounding box 299, 354 boxing 199 break statement 149 broncode 9, 35 opmaak 35 browser 251, 252 bubble sort broncode 213 efficiëntie 214 BubbleSort 210 buffer 96, 105 byte 123, 193 bytecode 17 365

Marketing en accountability

C case 148 case sensitive 31 cast 126 ceil() 158 char 123, 128, 176 Character 193 Cijfer 147 cijferinvoer 218 cijfers achter de komma 181 cirkel 299, 318, 357 gevuld 300 cliëntklasse 243 coherent 21 collectie 77 commentaar 27 voor javadoc 116 compiler 16 compileren zie vertalen component 250 compound assignment operator 130 concatenatie 39 concatenatie met += 147 concrete klasse 327 conditie 141, 170 if-statement 84 while-statement 178 constante 152 constructor 32 aanroepen 3 aanroepen met this() 69 default 65 en overereving 238 enum 155 overloading 67 constructor overloading 34, 67 container 250 content pane 253 controlegedeelte van for-statement 170 controlevariabele naam van 174

366

converteren String naar double 283 String naar int 279 van double naar int 127 van int naar double 126 cos() 158 creates 86 D database 77 Datum 57, 285 implementatie 59 declareren van array 204 decrement-operator 131 deelbaarheid 140 default-constructor 64 deprecated 56 diepe kopie 206 dobbelsteen 156, 164 documentatie 115 domeinklasse 53, 100 domeinklassen en gebruikersinterface 285 double 11, 123, 193 Double.MAX_VALUE 124 Double.MIN_VALUE 124 Double.parseDouble() 284 Draw 309 drawArc() 302 drawOval() 299 drawPolygon(). 316 drawRect() 299 drawRoundRect() 302 drawString() 297 DriehoekApplet 295 dubbele methode-aanroep 290 dynamische binding 242 dynamische type 226 E editor van BlueJ 10 eerste twee samen 205

ellips 299 gevuld 300 en-operator 136 enum constructor 155 enumeratie 153 equals() 161 equalsIgnoreCase() 161 Error\ incompatible types 13 error message 27 event 256 event-afhandeling 256 exceptie ArrayIndexOutOfBoundsException 202 exp() 158 expressie 127 extends 231 externe methodeaanroep 45 F false 123, 139 Fibonacci 220 field 7 FIFO 96 fillArc() 302 fillOval() 300 fillPolygon(). 316 fillRect() 300 fillRoundRect() 302 final 152 first in first out 96 fixture 94 flag 140 FlexRechthoek 240, 241 float 123, 193 floating point 123 floor() 159 Font 338 for-each 85 en array 203 format specifier 182 format string 182 formatteren van getallen in uitvoer 181

Index

formeel argument 35 for-statement 112, 169 andere beginwaarde 174 body 170 grotere stappen dan 1 175 met een char 176 naam van controlevariabele 174 terugtellen 174 variabele begin- of eindwaarde 175 waarvan body niet wordt uitgevoerd 175 foutmelding 13, 27 fully qualified name 337, 362 functionaliteit 13 G gebruikersinterface 249 en domeinklassen 285 generalisatie 223, 230, 231 genest for-statement 209 get() 86 getSource() 268 getter 29, 31, 60 GIF 347 grafische context 296 doorgeven aan andere methode 305 naam van 297 GridLayout 278 GridLayoutPaneel 278 GUI 249 H hash-code 115, 246 header 30 zie kop herdefinitie 241 herdefinitie versus overlading 241 herhalingsopdracht 112, 169 for-statement 169 while-statement 178 hoofdlettergevoelig 31 hoofdletters en kleine letters 31

HTML op knop en label 271 I if-else-statement 144 if-statement 84, 141 ImageIcon 347 image observer 348 immutable 177 implementatie 24, 62 implementatieklasse 104 implementeren 321 import static 158 import-statement 80 increment 131 index 82, 178, 200 grenzen 202 inheritance 223, 232 initialisatie in for-statement 171 van attributen 65 van variabele voor whilestatement 180 initialiseren van array 204 inner class 257 instanceof 225, 244, 320 instantie van een klasse 1 int 11, 123 bereik 123 Integer 193 Integer.MAX_VALUE 123 Integer.MIN_VALUE 123 Integer.parseInt() 86, 281 interface 321 meer dan één interface implementeren 330 van object 4 verschil met abstracte klasse 331 Internationalization 182 interne methodeaanroep 48 invoer van getallen 279

inwendige klasse 257 is een relatie 235 iteratie 169 J Java geschiedenis 15 java.awt.event 258 java.awt.List 362 javadoc 115 Java EE 17 Java ME 17 Java Runtime Environment 17 Java SE 17 Java SE Development Kit 1, 17 java.util.List 362 Java Virtual Machine 17 JButton 250 JDK 17 broncode van 326 JFrame 255 JLabel 250 JPanel 250 coördinaten 274 JPG 347 JRE 17 JTextField 264 event 270 uitschakelen 284 JVM 17 K Kassa 133 kassabon 195 keuze 144 keuze-opdracht 141 Kind 56, 290 klasse 1 abstracte 327 concrete 327 standaardingrediënten 71 zelf maken 21 klasseconstante 153 klassendiagram 3, 53, 86 overerving 230

367

Marketing en accountability

kleur 298 en componenten 270 zelf mengen 304 KleurPaneel 271 knop 250 met afbeelding 349 kofferslot 218 komma in format specifier 184 kop van methode 14, 29 kopiëren van array 206 kwadratisch algoritme 215 L laatste twee samen 205 label 250 met afbeelding 349 lay-out uitzettten 273 van broncode 35 van componenten 272 lay-outmanager 250 uitschakelen 272 ledenlijst 218 Leeftijdenlijst 201 lege body 172 lege string 84, 268 length 202 lettertype 338 library 80 lineair zoeken 196 links uitlijnen 183 List 362 literal 123, 128 locale 185 log() 159 logische operator 136 logische fontnaam 338 lokale variabele 46, 282 initialisatie 46 met dezelfde naam 282 long 123, 193 loop 169

368

Lucifers 221 lus 169 M Maal10Paneel 283 machinecode 15 main() 255 mainframe 15 marker interface 326 Math 156 Math.random() 156 max() 159 methode 4 aanroepen 4 abstracte 321, 327 body 30 die iets aflevert 7 externe aanroep 45 interne aanroep 48 kop 14, 29 statische 156 van superklasse aanroepen 232, 241 zelf maken 13 methode-aanroep dubbele 290 method header zie kop microcomputer 15 min() 159 minteken in format specifier 183 in UML 57 Mobiel 110 modifier 235 MonoSpaced 338 multipliciteit 54, 55, 100 mutator 29, 60 naamgeving 31 N naamloos object 101 naamloze instantie 259 NaamPaneel 291 namen van argumenten 60 namen in Java 30

navigeerbaarheid 102 niet-operator 138 no-argument constructor 65 nul in format specifier 184 null 65, 82 NullPointerException 282 NumberFormatException 281 O object 1, 246 anoniem 101 interface van 4 maken in BlueJ 2 naamloos 101 toestand van 6 Object Bench zie objectenbank objecten bewaren in BlueJ 93 objectenbank 4, 95 objectendiagram 43, 101 objectgeoriënteerde begrippen v Object Inspector van BlueJ 7 object-variabele 70 of-operator 138 Onderdeel 321 onderhoudbaarheid 244 onderstreepteken 30 ondiepe kopie 206 oneindige herhaling 186 ontwerp v, 56 ontwikkelomgeving 249 operand 137 operator 124 logische 136 relationele 134 operator -- 131 operator ! 138 operator != 135 operator * 124 operator / 124 operator && 136 operator % 124, 140

Index

operator + 124 operator ++ 131 operator += 29, 130, 147 operator < 135 operator 135 operator >= 135 operator || 138 opmaak van broncode 35 OptelPaneel 280 overerving 223, 232 klassendiagram 230 overloading constructor 34, 67 methode 87 versus overriding 241 overriding 240 versus overloading 241 overschrijven 241 P package 80 paintComponent() 295 paneel 253 parameter 11 zie argument PC 105 PC-printersysteem 96 pijl om relatie aan te geven 40 Plaatje 351 platform 16 plusteken in UML 57 Point 354 Polygon 315 PolygoonApplicatie 316 polymorfie 246 polymorfisme en interface 318 postconditie 98 postfix 132 pow() 159 preconditie 98, 287 prefix 132

primitief type 123 Printer 105 printRechthoek() 191 prioriteit 128 private 57, 234 methode 89 procentteken afdrukken in format string 185 in format specifier 182 processor 15 programma 15 proportioneel lettertype 338 protected 234 Provider 110 public 28 punt-operator 45, 48 Q queue 96 R random 156 random() 159 rechthoek 236, 241, 299, 318 gevuld 300 rechts uitlijnen 183 Rectangle 353 reference zie referentie referentie 42 van een interface-type 321 regels wit 37 rekenkundige operator 124 rekenmachine 293 relatie 54 pijl 41 tussen klassen 40 relationele operator 134 Rente 179 repaint() 313 responsability zie verantwoordelijkheid retourwaarde 7, 12 return 29 return value zie retourwaarde reusable software 223

RGB 304 rint() 159 Romeinse cijfers 221 round() 159 runtime 282 S samengestelde toekenningsoperator += 130 SansSerif 338 Schildpad 10 schoolklas 51, 52, 91 schreef 338 scientific notation 123 scope 47, 282 selection sort 221 Serif 338 setBackground() 270, 301 setBounds() 273 setCharAt(). 178 setColor 299 setEditable() 284 setEnabled() 284 setForeground(). 270 setLayout() 275 setLayout( null ) 273 setter 31, 60 setText() 259, 265 setVisible() 285 short 123, 193 signatuur 69 sin() 159 slashes 27 sms 108 SMS 110 sorteren door selectie 221 met Arrays.sort() 215 met bubble sort 212 source code zie broncode Spaarrekening 224 broncode 227 SPARC 16 specialisatie 223, 231 sqrt() 159 src.zip 326

369

Marketing en accountability

state zie toestand statement 30 static 153 import 158 static final 153 statische constante 153 statische methode 156 statische type 226 Steen 341 Stempel 190, 208, 219 stereotype 86 Stoplicht 2 string concatenatie 39 String 13 vergelijken van twee strings 159 StringBuffer 176 strut 289 stuiter() 344 subklasse 223 sublijst 362 super 232, 241 super() 239 superklasse 223, 230, 321 Swing 249 Swing applicatie 254 switch-expressie 148, 151 switch statement 147 syntax 27 system boundary 98 System.out.print() 39 System.out.println() 39

TekstvakEnKnopPaneel 265 TekstvakPaneel 264 TellerApplet 335 temporary 189 Terminal Window in BlueJ 38 terugkeerwaarde 7 TestBoolean 125, 135, 145 Test Fixture 95 TestIfElse 145 testklasse 94, 95 TestSwitch 149 this 48 om verwarring te voorkomen 61 this() 68 timer 335 starten en stoppen 339 toekenningsopdracht 33 toestand van object 1, 6 toevalsgetallen 157 toString() 63, 114, 184 van enum 155, 156 transleren 317 true 123, 139 TweeKnoppenPaneel 267 type dynamische 226 statische 226 van attributen en methoden 23 typecast 126, 157, 226

T taalelementen van Java v Tafel 173 Tafels oefenen 293 tafel van 13 172 tagging interface 326 tan() 159 tekstvak 263 schoonmaken 268 string omzetten naar int 279 uitschakelen 284

U UI 249 uitbreidbaarheid 245 uitschakelen lay-outmanager 272 UML vi klasse 56 minteken 57 multipliciteit 55 notatieverschillen met Java 58 objectendiagram 101 plusteken 57

370

stereotype 86 usecasediagram 97 unboxing 194, 199 underscore 30 Unified Modeling Language zie UML unit testing tools 93 use case 97 beschrijving 98 diagram 97 tekst printen 105 V validate() 285 variabele lokale 46 object- 70 veld 7 venstercoördinaten 12 verantwoordelijkheid 22, 40 vertalen 10 vertaler 16 virtuele machine 17 vlag 140 volledige naam 362 voorbeelden downloaden 2 voorgrondkleur 270 W waarheidswaarden 135 wachtrij 96 webpagina 251 WelkomstPaneel 260 wetenschappelijke notatie 123 while-statement 178, 179 Willemijn 178 wrapper class 193 Z zelfstandig naamwoord 51 zoeken 196 binair 221 lineair 196 ZonderLayoutPaneel 272

OO-programmeren in Java met BlueJ

In dit boek ligt dan ook vanaf het begin de klemtoon op zorgvuldige analyse en ontwerp, zonder daarbij de aandacht voor de taal Java, controlestructuren en algoritmiek te verwaarlozen. Hierbij wordt op een zinvolle en correcte manier gebruik gemaakt van UML en gedemonstreerd wat dit alles in Java-code betekent. In deze tweede druk zijn voorbeelden en opgaven gestroomlijnd, onvolkomenheden verbeterd en UML-diagrammen aangepast. Aanvullende materiaal, zoals de broncode van de voorbeelden, extra hoofdstukken over over exception handling en streams, de uitwerkingen van de opgaven en PowerPoint-presentaties bij de hoofdstukken zijn te vinden op websites www.academicservice.nl en www.gertjanlaan.com. De heldere stijl, de aansprekende voorbeelden en vele vragen en opgaven maken dit boek tot een perfecte introductie in software engineering met Java.

Laan

BlueJ is een krachtig hulpmiddel bij de introductie van objectgeoriënteerde begrippen, omdat het maken van een gebruikersinterface niet nodig is. Elke student kan zich daardoor volledig richten op het ontwerpen van klassen, het maken van objecten en het testen daarvan in BlueJ. In vrijwel alle boeken over programmeren komen klassen als het ware uit de lucht vallen. In de praktijk zijn klassen echter vaak het resultaat van analyse en ontwerp, testen, heroverwegen en opnieuw analyseren en ontwerpen. Het is daarom belangrijk studenten in een zo vroeg mogelijk stadium kennis te laten maken met analyse en ontwerp, en het gebruik van UML. Door het nadenken over klassen, hun onderlinge relaties en het maken van diagrammen kunnen studenten zich in korte tijd deze concepten eigen maken.

OO-programmeren in Java met BlueJ Gertjan Laan

Gertjan Laan is werkzaam als docent informatica in het hoger onderwijs. Hij geeft al jaren les in programmeertalen, waaronder C++ en Java. Eerder zijn van hem de boeken Aan de slag met C++, Aan de slag met Ruby, En dan is er... Java en Datastructuren in Java.

978 90 395 2705 4 123/989

ISBN 978 90 395 2705 4_cv_1.1.indd 1-3

9 789039 527054

Tweede druk

24-01-13 17:22